DE3024087C2 - Funktionsgenerator - Google Patents

Funktionsgenerator

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DE3024087C2
DE3024087C2 DE19803024087 DE3024087A DE3024087C2 DE 3024087 C2 DE3024087 C2 DE 3024087C2 DE 19803024087 DE19803024087 DE 19803024087 DE 3024087 A DE3024087 A DE 3024087A DE 3024087 C2 DE3024087 C2 DE 3024087C2
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Manfred 7513 Stutensee Kutschera
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Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft einen Funktionsgenerator nach m Oberbegriff des Anspruches 1.
In bestimmten Anwendungsbereichen, z. B. zum jchfahren großer supraleitender Magnetspulen ist für s die Magnetspule mit Strom versorgende Hochomnetzgerät ein Funktionsgenerator als Steuergerät Forderlich. Dabei muß die Strombelastung der agnetspule während des Anfahrvorganges in vorbemmter Weise von Ki .11 bis zu dem geforderten Betriebswert erhöht und auf jeden Fall vermieden werden, daß durch einen raschen oder unkontrollierten Stromanstieg ein ungewollter Übergang vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand eintritt Ein Quench kann wegen des plötzlich sehr stark ansteigenden elektrischen Widerstandes und der damit verbundenen Wärmeentwicklung zur Zerstörung der Magnetspule führen, wenn nicht unverzüglich der Spulenstrom abgeschaltet wird.
Der Sollwert des Hochstromnetzgerätes muß also durch den Funktionsgenerator geführt werden und muß einen Funktionsverlauf haben, der in jeder Phase ein Eingreifen bei Wahrung des bis dahin erreichten Betriebszustandes erlaubt Ein Quench erfordert in der Regel eine Schnellabschaltung, also eine sofortige Unterbrechung der Funktion mit der Rückkehr in eine sichere Ausgangsposition. Bei Experimenten mit supraleitenden Leiterproben wird darüber hinaus gefordert daß beim Auftreten eines Quenches der Sollwert nur angehalten wird und auf diesem Augenblickswert stehen bleibt Während der Halte·-'rase, die zeitlich unbegrenzt sein so!!, müssen Eingriffe in den weiteren Funktionsverlauf möglich sein. Nach dem Wiederstarten muß der Funktionsverlauf ausgehend von den beim Anhalten erreichten Werten den während der Waltephase eingestellten Parametern folgen.
In allen Fällen ist im Bereich der Flanken ein glatter Funktionsverlauf erforderlich, der frei ist von treppenförmigen Sprüngen oder pulsförmigen Oberlagerungen, sog. Glitches.
Es ist ein Funktionsgenerator bekannt (Wireless World, August 1978, Seiten 34 bis 37), der aus einem Dreieck-Sägezahn-Generator mit Integrator besteht, dessen Ausgang einerseits über einen Rechteckformer mit Hystereseschalter, andererseits über einen Sinusformer und einmal direkt mit einem Umschalter verbunden ist. dem ein Verstärker nachgeschaltet ist.
Der Ausgang des Verstärkers führt als Ausgang des Funktionsgenerators je nach Stellung des I Jmscbalters eine Sinus-, Rechteck-, Dreieck-, Trapez- oder Sägezahnfunktion, deren Anstiegs- und Abfallzeit, Dachlänge 'jid Amplitude in jedem der mit dem Umschalter verbundenen Bausteine einstellbar ist.
Die Nachteile des bekannten Funktionsgenerator bestehen insbesondere darin, daß ein stetiger Übergang von einer Signalform zu einer anderen ausgeschlossen ist daß ausschließlich symmetrisch zur Nullinie liegende Signale erzeugt werden können, daß die Halteschaltung ausschließlich zum Halten einer Maximal- oder einer Minimalamplitude geeignet ist, daß während der Haltephase das Einstellen neuer Parameter ausgeschlossen ist, und daß bei konstanter Periodendauer jede Arnplitudenänderung mit einer Änderung der Anstiegs- und Abfallflanke des Signals verknüpft ist.
Bei einem ebenfalls bekannten Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit veränderbarer Flankensteilheit (DE-AS 19 33 184) wird der Kondensator einer Integratorschaltung mit einem konstanten Strom aufgeladen oder entladen und die Flankensteilheit über die Stromstärke ei· .gestellt. Es ist jedoch nicht möglich, während der Ladezeit des Kondensators die Funktion anzuhalten.
Es ist auch eine Integratorschaltung mit Begrenzung bekannt (DE-AS 27 37 432), bei der die zum Begrenzen der Kondensatorspannung vorgesehene Begrenzungseinrichtung von der restlichen Integratorschahung abtrennbar ist, so daß die Flankensteilheit bei gleichbleibender Dachlänge veränderbar ist. Aber auch
diese Schaltungsanordnung ermöglicht es nicht, die Funktion an beliebiger Srelle anzuhalten, deren Parameter neu einzustellen und ausgehend von dem Funktionswert des Haltepunktes mit den neuen Parametern wieder zu starten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Funktionsgenerator zu entwickeln, der es ermöglicht, die Parameter der Funktion unabhängig voneinander in vorbestimmter Weise einzustellen, die Funktion an einer frei wählbaren Stelle anzuhalten, den im Stopzeitpunkt vorliegenden Funktionswert zu speichern, während der nicht begrenzten Haltezeit einen oder mehrere Parameter zu ändern, ausgehend von dem gespeicherten Funktionswert die Funktion mil den neuen Parametern zu starten und in jedem Falle im Flankenbereich einen kontinuierlichen und absolut glatten Spannungsverlauf zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird bei einem Funktionsgenerator nach derri Oberbegriff des Ancnruch?51 Hnrrh Hie in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.
Die mit dem vorgeschlagenen Funktionsgenerator erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein strömungsfreier und absolut glatter Spannungsverlauf erreicht wird, der die Anwendung empfindlicher elektronischer Meßgeräte ermöglicht, daß ein Anhalten der Funktion ohne zeitliche Begrenzung erfolgen kann und demnach eine Änderung der Amplitude ausgeschlossen ist, und daß jeder Parameter der Funktion unabhängig von den anderen Parametern einstellbar ist. Ein Ausführungsbeispiel einet Funktionsgenerators mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 12 ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Funktionsgenerators, Fig. 2 Frontplatte mit Einstcll- und Anzeigeeinrichtung.
F i g. 3 Beispiele von Funktionen.
Eine mögliche Ausführungsform des vorgeschlagenen Funktionsgenerators ist in Fig. 1 als Blockschaltbild dargesttilt.
Ein aktiver Integrator 1 zum Erzeugen eines im Flankenbereich kontinuierlichen und absolut glatten Spannungsverlaufes weist einen ersten Operationsverslärker 2 und mehrere schaltbare Kondensatoren 3 unterschiedlicher Kapazität zum Grobeinstellen der Integrationszeit auf.
Dem Integrator 1 ist ein Spitzenwertspeicher 4 zum Speichern des Momentanwertes der Integratorspannung nachgeschaltet, der eine Sample-Hold-Einheit 5 aufweist. Zwischen dem Ausgang 6 des Integrators I und den ausschließlich positive Spannungen verarbeitenden Spitzenwertspeicher 4 ist ein elektronischer Gleichrichter 7 geschaltet Dem Spitzenwertspeicher 4 ist ein Wechselrichter 8 nachgeschaltet der das Ausgangssignal des Spitzenwertspeichers 4 zu einem dem Ausgangssigna] des Integrators 1 äquivalenten Sirnal phasenrichtig zusammensetzt
Zwischen den Ausgang 6 des Integrators 1 und einen Steuereingang 9 des Wechselrichters 8 ist ein durch das Signal am Ausgang 6 des Integrators 1 steuerbarer Nullspannungsschalter 10 geschaltet, der ein der Spannung am Ausgang 6 des Integrators 1 phasengleiches Rechtecksignal erzeugt
Dem Integrator 1 ist ein die Integratorausgangsspannung mit einer vorbestimmten einstellbaren Referenzspannung vergleichender erster Komparator 11 für den positiven Höchstwert (Maximum der Amplitude) und ein zweiter Komparator 12 für den negativen Höchstwert (Minimum der Amplilude) der Funktion nachgeschaltet.
Der Ausgang 6 des Integrators I ist auf den Eingang 13 des ersten Komparators 11 und auf den Eingang 14 des zweiten Komparators 12 geschaltet. Der Ausgang 15 des ersten Komparators 11 und der Ausgang 16 des zweiten Komparators 12 sind auf den Eingang 17 des Integrators 1 geschaltet.
Mit einem ersten Potentiometer 18 des ersten
to Komparators 11 ist eine positive Referenzspannung
einstellbar. Bei Übereinstimmung der Spannung am Ausgang 6 de·- Integrators 1 mit der positiven Referenzspannung wird die Amplitude des Integratorausgangssignales auf dem eingestellten Maximum konstant geschaltet.
Mit einem zweiten Potentiometer 19 des zweiten Komparators 12 ist eine negative Referenzspannung einstellbar. Bei Übereinstimmung der Spannung am Ausgang 6 des Integrators 1 mit der neeativen Referenzspannung wird die Amplitude des Integratorausgangssignales auf dem eingestellten Minimum konstant geschaltet.
Eine Stoptaste 20 zum Auslösen eines Stopimpulscs ist über eine erste Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe 21 auf einen elektronischen Refercnzspannungsschalter 22 und der Ausgang 23 der Stoptaste 20 unmiUelbar auf einen Steuereingang 24 des Spitzenwertsf ?ichers 4 geschaltet. Mit der .Stoptaste 20 kann der Integrator 1 angehalten werden, indem die mit dem ersten Potentiometer 18 eingestellte positive Referenzspannung und die mit dem zweiten Potentiometer 19 eingestellte negative Referenzspannung mit dem elektronischen Referenzspannungsschalter 22 gegen den im Spitzenwertspeicher 4 gespeicherten Momcntanwert der Integratorspannung ausgetauscht wird. Dabei speichert der Spitzenwertspeicher 4 das Signal am Ausgang 6 des Integrators 1 im Zeitpunkt der Betätigung der Stoptaste 20.
Der erste Komparator 11 und der zweite Komparator 12 reagieren unverzögert und halten den Integrator 1 auf dem im Zeitpunkt des Anhaltens erreichten Augenblickswert der Funktion so lange fest, bis mit einer Starttaste 25 über eine zweite Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe 26 ein elektronischer Schalter 27 umgesteuert wird.
Nach dem Betätigen der Stoptaste 20 können in der Haltezeit die Parameter der Funktion wie Flankensteilheit, Anstiegs- und Abfallzeit, Amplitude und Dachlänge voneinander unabhängig eingestellt werden.
Nach dem Betätigen der Starttaste 25 wird die Funktion ausgehend von den beim Betätig π der Stoptaste 20 vorliegenden Funktionswerten mit den während der Haltezeit eingestellten neuen Parametern gestartet
Der elektronische Schalter 27 erzwingt den neuen vorbestimmten Funktionsablauf.
Dem ersten Komparator 11 ist eine erste Schaltungsanordnung 28 zum Einstellen der Dachlänge positiver Signale und dem zweiten Komparator 12 ist eine zweite Schaltungsanordnung 29 zum Einstellen der Dachlänge negativer Signale nachgeschaltet
Die erste Schaltungsanordnung 28 weist einen ersten Integrator 30 mit einem nachgeschalteten dritten Komparator 31 und die zweite Schaltungsanordnung 29 einen zweiten Integrator 32 und einen nachgeschalteten vierten Komparator 33 auf.
Der erste Integrator 30 und der zweite Integrator 32 sind jeweils mit ersten Kondensatoren 34 und 34a
unterschiedlicher Kapazität zum Grobcinstellen der Dachlänge beschaltet. Der dritte Komparator 31 und der vierte Komparator 33 weisen jeweils ein drittes Potentiometer ?5 bzw. 35a zum Feineinstellen der Dachlänge auf.
Der Ausgang 36 des dritten Komparators 31 und der Ausgang 37 des vierten Komparators 33 sind auf den Eing^rg 38 eines Betriebsartenschalters 39 geschaltet, der daj Einstellen der Betriebsarten Dauerbetrieb, positiver Einzelimpuls, negativer Einzelimpuls und Einzelflanke ermöglicht.
Der Ausgang 40 des Betriebsartenschalters 39 ist mit dem Eingang 41 einer ersten bistabilen Kippstufe 42 verbunden, deren Ausgang auf den Steuereingang 43 eines Diodenschalters 44 geschaltet ist.
Der Ausgang 45 des Diodenschalters 44 ist auf den Eingang 17 des Integrators 1 geschaltet und führt abhängig von der Stellung der ersten bistabilen Kippstufe 42 einen positiven oder einen negativen Ladestrom für den Integrator 1. Die Polarität des Ausganges 45 bestimmt eine positive oder eine negative Anstiegsrichtung der Flanke eines Signales. Wegen der invertierenden Wirkung des Integrators 1 bestimmt der negative Ladestrom die positive Steigung und der positive Ladestrom die negative Steigung.
Eine erste Konstantstromquelle 46 ist auf einen ersten Eingang 47 des Diodenschalters 44 geschaltet. Die Stromstärke des positiven Stromes der ersten Konstantstromquelle 46 und damit die Steilheit einer positiven Flanke ist mit mehreren ersten Widerständen 48 unterschiedlicher Größe grob und mit einem dritten Potentiometer 49 fein einstellbar. Eine zweite Konstantstromquelle 50 ist auf einen zwer ., eingang 51 des Diodenschalters 44 geschaltet. Die Stromstärke des negativen Stromes der zweiten Konstantstromquelle 50 und damit die Steilheit einer negativen Flanke ist mit mehreren zweiten Widerständen 52 unterschiedlicher Größe grob und mit einem vierten Potentiometer 53 fein einstellbar.
Eine Anzeigeeinrichtung 54 mit zwei V-förmig angeordneten und jeweils aus sechzehn Leuchtdioden 55 bestehenden Leuchtze'len zeigt den Augenblickswert und die Tendenz der Ausgangsspannung an, wobei das obere Ende dem eingestellten Maximum und das untere Ende dem eingestellten Minimum entspricht. Die Anzeigeeinrichtung 54 weist neben den Leuchtdioden
55 eine Widerstandskette 56 und Komparatoren 57 auf. Der Abgriff des das Maximum der Amplitude
bestimmenden ersten Potentiometers 18 des ersten Komparators 11 ist auf das eine Ende der Widerstandskette 56 und der Abgriff des das Minimum der Amplitude bestimmenden zweiten Potentiometers 19 des zweiten Komparators 12 ist auf das andere Ende der Widerstandskette 56 geschaltet Die Widerstandskette
56 bildet mit der Vielzahl der Komparatoren 57 und zwei von der bistabilen Kippstufe 42 gesteuerten Stromschaltern einen AD-Wandler.
Bei Verwendung des Funktionsgenerators als Steuergerät für ein Hochstromnetzgerät zur Versorgung einer supraleitenden Magnetspule ist aus Gründen der Betriebssicherheit eine Notabschalteinrichtung 59 vorgesehen, die es ermöglicht, die Funktion am Ausgang 6 des Integrators 1 unabhängig von den eingestellten Parametern mit Höchstgeschwindigkeit auf einen vorbestimmten einstellbaren Wert zu bringen.
Eine zweite bistabile Kippstufe 60 ist mit ihrem Ausgang auf den Steuereingang 43 des Diodenschalters 44 geschaltet Mit einem Triggerschalter 6t ist ein erstes Relais 62 schaltbar, dessen t Imschaltkontakte die Eingänge und den Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe 60 für das Einstellen maximaler und minimaler Funktionswerte im Falle einer Notabschaltung vorbereiten. Mit einem Triggerpotentialschalter 63 wird ein zweites Relais 64 gesteuert, das eine positive oder eine negative auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe 60 im Falle einer Notabschaltung zu schaltende Spannung vorwählt. Mit einem Not-^us-Taster 65 kann eine durch den Iriggerpotentialschalter 63 vorbestimmte positive oder negative Spannung auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe 60 geschaltet werden. Das Not-Aus-Signal kann auch mit einem Quenchdetektor erzeugt und über einen hochohmigen Triggereingang 66 in die Notabschalteinrichtung 59 eingegeben werden.
Ein über den Triggereingang 66 eingegebenes Not-Aus-Signal unterbricht in jedem Fall unverzüglich den Funktionsablauf und bringt die Spannung am Ausgang 6 des Integrators 1 innerhalb weniger Mikrosekunden abhang von der Stellung des Triggerschalters 61 in das vorgewählte Maximum oder Minimum.
In der gleichen Weise wirkt auch ein manuell mit dem
2S Not-Aus-Taster 65 erzeugtes Not-Aus-Signal. Mit einem Resettaster 67 wird die Schaltung wieder in eine definierte Stellung gebracht. Der Ausgang 68 der Notabschalteinrichtung 59 ist auf eine dritte bistabile Kippstufe 69 für positive und auf eine vierte bistabile Kippstufe 70 für negative Not-Aus-Signale geschaltet. Die dritte bistabile Kippstufe 69 schaltet bei einem positiven Nol-Aus-Signal eine positive Spannung direkt auf den ersten Eingang 47 des Diodenschalters 44, die vierte bistabile Kippstufe 70 schaltet bei einem
J5 negativen Not-Aus-Signal eine negative Spannung direkt auf den zweiten Eingang 51 des Diodenschalters 44, so daß dieser an seinem Ausgang 45 unverzögert ein entsprechendes Signal auf den Eingang 17 des Integrators 1 gibt.
Mit einem ersten Starttaster 71 für positive Einzelimpulse und mit einem zweiten Starttaster 72 für negative Einzelimpulse kann der Funktionsgenerator über eine fünfte bistabile Kippstufe 73 gestartet v.erden. An einer Buchse 74 kann über einen Abschwächer 75 das Ausgangssignal mit den eingestellten Parametern dem Funktionsgenerator entnommen werden.
Nehen dem mit 600 0hm belastbaren Signalausgang 74 sind drei potentialfreie Triggersignale verfügbar, die folgende Funktionsstellen markieren. Start der positiven Flanken, Wendepunkte und Nulldurchgang der negativen Flanke, die an den Signalausgängcn 76: 77, 78 Vi. rgehalten werden.
F i g. 2 zeigt die Frontplatte des Funktionsgenerators mit den Einstell- und Anzeigeeinrichtungen.
SS Durch Betätigung eines Netzschalters 80 und der Starttaste 25 wird der Funktionsgenerator in Betrieb genommen. Mit der Stoptaste 20 wird die Funktion an dem im Zeitpunkt der Betätigung vorliegenden Momentanwert angehalten. Der Signalausgang 74 ist mit 600 Ohm belastbar und über einen Abschwächer 75 geführt Mit dem Betriebsartenschalter 39 ist eine der möglichen Betriebsarten Dauerbetrieb, positiver Einzelimpuls, negativer Einzelimpuls und einzelne Impulsflanke einstellbar. Der Integrationsbereich wird durch zuschalten eines von vier Kondensatoren 3 unterschied licher Kapazität zum Grobeinstellen der Integrationszeit vorbestimmt Die Grobeinstellung der positiven bzw. der negativen Steigung erfolgt durch Einschalten
eines der Widerstände 48 bzw. 52, die Feineinstellung derselben mit dem Potentiometer 49 bzw. mit dem 4. Potentiometer 53. Das Maximum der Amplitude ist mit dem 1. Potentiometer IR, das Minimum mit dem 2. Potentiometer 19 einstellbar.
Die Grobeinstellung der positiven bzw. der negativen Dachlänge ist durch Einschalten eines der vier Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität 34 bzw. 34a möglich, die feineinstellung derselben erfolgt mit den dritten Potentiometern 35 bzw. 35a.
Zum Starten positiver bzw. negativer Einzelimpulse und der Einzelflanken ist der erste Starttaster 71 und der zweite Starttaster 72 vorgesehen.
Die Anzeigeeinrichtung 54 besteht aus zwei Zeilen von je 16 Leuchtdioden, die V-förmig angeordnet sind, und zeigt den Augenblickwert und die Tendenz der Spannung am Signalausgang 74 an, wobei das obere Ende dem eingestellten Maximum und das untere Ende dem eingestellten Minimum entspricht.
11 1. Komparator
12 2. Komparator
13 Eingang von 11
14 Eingang von 12
15 Ausgang von 11
16 Ausgang von 12
17 Eingang von 1
18 1. Potentiometer in
19 2. Potentiometer in
20 Stoptaste
21 1. Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe
22 Referenzspanniingsschalter
23 Ausgang von 20
24 Steuereingang von
25 Starttaste
26 2. Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe
27 elektronischer Schalter
28 !.Schaltungsanordnung zum Einstellen der Dach länge positiver Signale
!Uli LH-I t-ini.1
tung mit dem Notaustaster 65 oder mit einem externen. z. B. von einem Quenchdetektor erzeugten und auf den Triggereingang 66 geschalteten Abschaltimpuls, ob der Sollwert mit Höchstgeschwindigkeit auf dem Ampiitudenwert im Maximum oder im Minimum der Funktion gebracht wird.
Der Triggerpotentialschalter 61 ermöglicht die Vorwahl der Polarität des Notaus-Triggersignales.
Der Resettaster 67 bringt die Schaltung nach einer Notabschaltung wieder in eine definierte Stellung.
Neben dem Signalausgang 74 stehen C ' weitere potentialfreie Triggersignale zur Verfugung uiiü zwar am Signalausgang 76 »Start positive Flanke«, am Signalausgang 77 »Wendepunkt« und am Signalausgang 78 »Nulldurchgang negative Flanke«.
In Fig. 3 sind mit dem Funktionsgenerator erzeugte Funktionen zur weiteren Erläuterung der Arbeitsweise dargestellt.
Im Dauerbetrieb können folgende Funktionen erzeugt werden. Dreieckspannung 90, Sägezahnspannung 91, Trapezspannung 92 und Rechteckspannungen (nicht dargestellt). Die Steilheit λ der Flanken 93 ist dabei einstellbar im Bereich von i 000 V/s bis 20 mV/s. Bei einer Amplitudenhöhe von 10 V ist die Anstiegs- und Abfallzeit der Impulsflanke einstellbar im Bereich von 10 ms bis 500 s. Die Dachlänge 94 ist im Dauerbetrieb einstellbar im Bereich von 0 bis 10 ms, beim Anhalten der Funktion zeitlich unbegrenzt.
Die negative Amplitudenhöhe 95 ist einstellbar von +1 V bis — 10 V und die positive Amplitudenhöhe % von —1 Volt bis +10VoIt. Andere mögliche Funktionen sind der positive Finzelimpuls 97, der negative Einzelimpuls 98 und eine einzelne Flanke 99.
Bei der Start-Stop-Funktion 100 sind die Parameter jeweils während den Haltezeiten verändert worden.
Bezugszeichenliste
Fig. 1
^" £7 L. .Jniaiiutigdaiiut ui tui ig i.uin länge negativer Signale
30 1. Integrator in
31 3. Komparator in
32 2. Integrator in 2« 33 4. Komparator in
34 1. Kondensatoren in 34al. Kondensatoren in
35 3. Potentiometer in 35a3. Potentiometer in
3ü 36 Ausgang von 31 37 Ausgang von 29 18 Eingang von 39
39 Betriebsartenschalter
40 Ausgang von 39
41 Eingang von 42
42 1. bistabile Kippstufe
43 Steuereingang vor.
44 Diodenschalter
45 Ausgang ' nn 44
JO 46 1. Konstantstromqud %
1 Integrator
2 !.Operationsverstärker
3 Kondensatoren in t
4 Spitzenwertspeicher
5 Sample-Hold-Einheit in 4
6 Ausgang des Integrators 1
7 elektronischer Gleichrichter
8 Wechselrichter
9 Steuereingang an 8
10 Nullspannungsschalter
47 1. Eingang von
48 1. Widerstände in
49 3. Potentiometer in
50 2. Konstantstromquelle 4ϊ 51 2. Eingang von
52 2. Widerstände in
53 4. Potentiometer in
54 Anzeigeeinrichtung
55 Leuchtdioden in
56 Widerstandskette in
57 Komparatoren in
58 Stromschalter
59 Notabschalteinrichtung
60 2 bistabile Kippstufe in 61 Kippschalter
62 1. Relais in 59
63 Triggerpotentialschalter
64 2. Relais in 59
65 Not-Aus-Taster 66 Triggereingang
67 Reset-Taster
68 Ausgang von 59
69 3. bistabile Kippstufe
70 4. bistabile Kippstufe 71 1. Starttaster
72 2. Starttaster
73 5. bistabile Kippstufe
74 Signalausgang
75 ΛbschwächeΓ
76 Signalausgang Start positive Ranke
77 Sipnalausgang Wendepunkte
78 Signahusgang Nulldurchgang negative F!an'*e
ig-2 80 Netzschalter
ig-3 90 Dreieckspannung 9t Sägezahnspannung 12
92 Trapezspannung
93 Flanke
94 Dachlänge
95 reprtive Ampii!i.i'.':nhöhc
96 positive Amplitudenhöhe
97 positiver Einzelimpuls
98 negativer Einzelimpuls
99 einzelne Flanke 100 Start-Stop-Funktion α Flankensteilheit
ilierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Funktionsgenerator zum Erzeugen vorbestimmter Spannungen, deren Zeitfunktionen einen Verlauf aufweisen, der dreieck-, sägezahn, trapez- oder rechteckförmig ist, mit den Merkmalen,
a) der Spannungsverlauf ist durch einen Integrator (1) bestimmt, der im wesentlichen aus einem Operationsverstärker (2) und mehreren schaltbaren Kondensatoren (3) unterschiedlicher Kapazität zum Grobeinstellen der Integrationszeit besteht,
b) dem Integrator (1) ist ein die Integratorausgangsspannung mit einer Referenzspannung vergleichender erster Komparator (11) für den positiven Höchstwert und ein zweiter Komparator (12) für den negativen Höchstwert der Funktion nachgeschaltet,
c) der Ausgang (15) des ersten Komparator (11) und der Ausgang (16) des zweiten Komparator (12) sind auf den Eingang (17) des Integrators (1) zurückgeführt,
d) es sind Einrichtungen zum Einstellen der Anstiegsrichtung und der Flankensteilheit, zum von der Flankensteilheit unabhängigen Einstellen der Dachlänge und der Amplitude und zum Starten und zum Anhalten der Funktion mit einer Starttaste (25) und einer Stoptaste (20) vorgesehen,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale,
e) dem Integrator (1? ist ein eine Sample-Hold-Einheit (5) aufweisender ".pitzenwertspeicher (4) zum Speichern des Momentanwertes der Integratorspannung nachgeschaltet,
f) zwischen den Ausgang (6) des Integrators (1) und den ausschließlich positive Spannungen verarbeitenden Spitzenwertspeicher (4) ist ein elektronischer Gleichrichter (7) geschaltet,
g) dem Spitzenwertspeicher (4) ist zum phasenrichtigen Zusammensetzen seines Ausgangss»· gnals zu einem dem Ausgangssignal des Integrators (1) äquivalenten Signal ein Wechselrichter (8) nachgeschaltet,
h) zwischen den Ausgang (6) des Integrators (1) und einen Steuereingang (9) des Wechselrichters (8) ist ein durch das Signal am Ausgang (6) des Integrators (1) steuerbarer, bei Nullspan- w nung am Ausgang (6) des Integrators (1) ein Rechtecksignal erzeugender Nullspannungsschalter (10) geschaltet,
i) als Voraussetzung zum voneinander unabhängigen Einstellen jedes der Funktionsparameter ist der Starttaste (25) und der Stoptaste (20) je ein das Umschalten des Integrators (1) während des Start- und Stopvorganges verhinderndes Verzögerungsglied (21,26) und dem Verzögerungsglied (26) der Starttaste (25) ein elektronischer Schalter (27) nachgeschaltet, der während der zwischen dem Betätigen von Stop- und Starttaste (20, 25) liegenden Haltezeit das Umsteuern einer ersten bistabilen Kippstufe (42) durch Ausgangssignalc der Komparatoren (11,12) ausschließt,
j) die erste bistabile Kippstufe (42) ist auf den Steuereingang (43) eines Diodenschalters (44) geschaltet, dessen Ausgang (45) mit dem Eingang (17) des Integrators (1) verbunden ist und abhängig von der Stellung der Kippstufe (42) eine positive oder eine negative Anstiegsrichtung der Funktion bewirkt
2. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Stopimpuls auslösende Stoptaste (20) über eine erste Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe (21) auf einen elektronischen Referenzspannungsschalter (22) geschaltet ist, und daß der Ausgang (23) der Stoptaste (20) unmittelbar mit einem Steuereingang (24) des den Momentanwert des Ausganges (6) des Integrators (1) bei Betätigung der Stoptaste (20) speichernden Spitzenwertspeichers (4) verbunden ist
3. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Starttaste (25) über eine zweite Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe (26) auf den durch den Startimpuls umsteuerbaren elektronischen Schalter (27) geschaltet ist der beim Starten einen durch die Einrichtungen zum Einstellen der Parameter der Funktion vorbestimmten Funktionsablauf erzwingt
4. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß dem ersten Komparator (U) eine erste Schaltungsanordnung (28) zum Einstellen der Dachlänge positiver Signale und dem zweiten Komparator (12) eine zweite Schaltungsanordnung (29) zum Einstellen der Dachlänge negativer Signale nachgeschalte*, ist.
5. Funktionsgenerator nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsanordnung (28) einen ersten Integrator (30) mit nachgeschaltetem dritten Komparator (31) und die zweite Schaltungsanordnung (29) einen zweiten Integrator (32) und einen vierten Komparator (33) aufweist, und daß der erste Integrator (30), erste Kondensatoren (34) und der zweite Integrator (32) erste Kondensatoren (34^ unterschiedlicher Kapazität zum Grobeinstellen der Dachlänge und der dritte Komparator (31) ein drittes Potentiometer (35) und der vierte Komparator (33) ein drittes Potentiometer {35a) zum Feineinstellen der Dachlänge aufweisen.
6. Funktionsgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (36) des dritten Komparator (31) und der Ausgang (37) des vierten Komparator (33) auf den Eingang (38) eines Betriebsartenschalters (39) zum Einstellen jeweils einer der Betriebsarten Dauerbetrieb, positiver Einzelimpuls, negativer Einzelimpuls und Einzelflanke geschaltet sind, daß der Ausgang (40) des Betriebsartenschalters (39) mit dem Eingang (41) der ersten bistabilen Kippstufe (42) verbunden ist.
7. Funktionsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Steilheit einer positiven Flanke bestimmende erste Konstantstromquelle (46) mit ersten Widerständen (48) unterschiedlicher Größe zum Grobeinstellen und mit einem dritten Potentiometer (49) zum Feineinstcllen der Stromstärke eines positiven Stromes auf einen ersten Eingang (47) des Diodenschalters (44) und eine die Steilheit einer negativen Flanke bestimmende zweite Konstantstromqiielle (50) mit /weiten Widerständen (52) unterschiedlicher Größe zum Grobeinstellen und mit einem vierten Potentiometer (53) zum Feineinstellen der Stromstärke eines negativen
Stromes auf einen zweiten Eingang (51) des Diodenschalters (44) geschaltet ist
8. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Komparator (11) ein erstes Potentiometer (18) zum Einstellen einer das Maximum der Amplitude bestimmenden positiven Referenzspannung und der zweite Komparator (12) ein zweites Potentiometer (19) zum Einstellen einer das Minimum der Amplitude bestimmenden negativen Referenzspannung aufweist
9. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine den Augenblickswert und die Tendenz der Ausgangsspannung darstellende Anzeigeeinrichtung (54) vorgesehen ist, die Leuchtdioden (55), eine Widerstandskette (56), Komparatoren (57) und zwei Stromschalter (58) aufweist
10. Funktionsgenerator nach Ansprüche und 9, dadurch gekennzeichnet daß der Abgriff des das Maximum der Amplitude bestimmenden ersten Potentiometers (18) des ersten Komparators (11) auf das eine Ende der Widerstandskette (56) und der Abgriff des das Minimum der Amplitude bestimmenden zweiten Potentiometers (19) des zweiten Komparators (12) auf das andere Ende der Widerstandskette (56) geschaltet ist daß die Widerstandskette (56) mit einer Vielzahl von Komparatoren (57) und zwei von der ersten bistabilen Kippstufe (42) gesteuerten Stromschaltern (58) einen AD-Wandler bildet, dem für die abfallende und für die ansteigende Flanke jeweils eine der Anzahl der Komparatoren entsprechende Zahl von Leuchtdioden (55) zugeordnet und in Form einer V-förmigen Leuchtzeile angeordnet sind.
11. Funktionsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (68) einer Notabschalteeinrichtung (59) auf den Steuereingang (41) der ersten bistabilen Kippstufe (42) des Diodenschalters (44) geschaltet ist, daß ein die Eingänge und den Ausgang einer zweiten bistabilen Kippstufe (60) für das Einstellen maximaler oder minimalei Funktionswerte vorbereitendes erstes Relais (62) mit einem Kippschalter (61) schaltbar ist, daß ein eine positive oder eine negative auf die Eingänge der zweiten Kippstufe (60) zu schaltenden Spannung vorwählendes zweites Relais (64) mit einem Triggerpotentialschalter (63) steuerbar ist, daß ein Not-Aus-Taster (65) eine durch den Triggerpotentialschalter (63) vorbestimmte positive oder negative Spannung auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe (60) schaltet, und daß ein Resettaster (67; zum Auftasten einer in Abhängigkeit von der Stellung des zweiten Relais (64) positiven oder negativen Spannung auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe (60) vorgesehen ist.
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DE2737432C3 (de) * 1977-08-19 1980-03-06 Hewlett-Packard Gmbh, 7030 Boeblingen Integratorschaltung mit Begrenzung

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